JP2002187050A - 研磨装置、半導体ウェハの研磨方法、半導体デバイスの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円形基板のエッジ部を研磨するに当たり、ス
ラリー研磨液の回収を効率よく行うことができ、しか
も、補修、点検作業等を安全に行うことができる研磨装
置を提供する。 【解決手段】 研磨装置１００のドラム１２０は、略円
錐状の研磨面１２２Ａを内面に有する研磨部材１２２を
具え、この研磨部材１２２を回転軸１２０Ｒの回りに回
転可能に構成されている。研磨装置１００には、半導体
ウェハ１０を回転させながら保持するチャックテーブル
１３１と、半導体ウェハ１０のエッジ部１１が所定の角
度θ２で研磨面１１２Ａに当接するように、チャックテ
ーブル１３１を移動させる押付用シリンダ１７０とが備
えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置、半導体
ウェハの研磨方法、半導体デバイスの製造方法及び製造
装置に関し、特に半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディ
スク基板等の円形基板のエッジ部の研磨に用いられる研
磨装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体ウェハ、光学レンズ、
磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部を、所望の平
面度で研磨する技術が知られている。特に、半導体ウェ
ハに対しては、その出荷前に、表面（デバイス形成
面）、裏面、及び、エッジ部の研磨が行われ、研磨後の
半導体ウェハを用いて、半導体デバイスの製造工程で、
そのデバイス形成面に半導体膜、金属膜等からなるデバ
イス構造が形成されていく。

【０００３】この場合、半導体膜、金属膜が形成された
半導体ウェハには、成膜後、平坦化のための化学的機械
的研磨（以下、「ＣＭＰ研磨」と称す。）が行われ、そ
の後、半導体ウェハ全体（表面、裏面、エッジ部）に付
着した物質（半導体膜、金属膜を構成する各種物質）が
洗浄によって除去される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の高密
度化が図られた半導体デバイスでは、僅かに残った不要
な物質がデバイス特性に影響を与えることが知られてい
る。しかるに、上記したように半導体ウェハ全体を洗浄
するだけでは、半導体ウェハに付着した不要な物質を、
デバイス特性に影響を与えない程度まで十分に除去する
ことができないことが分かった。特にそのエッジ部に
は、洗浄を行っても、不要な物質が残り易い。これは半
導体ウェハのエッジ部面は、表面や裏面よりも凹凸部が
多いため、不要な物質が入り込みやすく、この凹凸部に
付着した不要な物質が、洗浄によっても除去しにくいこ
とに起因している。

【０００５】そこで、本発明者等は、デバイス製造工程
において、不要な物質が付着し得るエッジ部を、成膜工
程等が終了した後に研磨する半導体デバイスの製造方法
を着想した。ここで、一般的にエッジ部を研磨する研磨
装置は、例えば、特開平９−８５６００号公報等によっ
て公知となっている。

【０００６】公知の研磨装置５０は、図１３に示すよう
に、モータ５５によって回転軸５１Ｒを中心に回転する
ドラム５１、このドラム５１に取り付けられた研磨部材
５２、傾斜台５６、半導体ウェハ１０を吸着するための
チャックテーブル５７等を有する。半導体ウェハ１０の
エッジ部１１を研磨する際には、破線で示すように傾斜
台５６が傾けられて、チャックテーブル５７に吸着され
た半導体ウェハ１０が、ドラム５１の研磨部材５２に所
定の角度で押し当てられる。このときエッジ部１１と研
磨部材５２と接触部分には、ノズル５４からスラリー研
磨液が供給される。尚、図中、５８は研磨装置５０全体
を覆う上カバーである。

【０００７】このスラリー研磨液には人体に有害な化学
物質が含まれるため、研磨装置５０内での飛散を防止す
る必要がある。飛散防止のためドラム５１はカバー５３
で覆われるが、斯かるカバー５３にはエッジ部１１を研
磨部材５２に当接させるために窓部５３Ａが設けられる
ため、この窓部５３Ａからスラリー研磨液が外部に飛び
散る。

【０００８】飛び散ったスラリー研磨液は、研磨装置５
０内に付着して汚れの原因になる。又、時間の経過と共
にこれが乾燥すると、スラリー研磨液の成分が研磨装置
５０内の雰囲気中で浮遊し、半導体ウェハを汚染するこ
とにもなる。又、スラリー研磨液を回収して、廃棄・再
利用する場合にも、従来の研磨装置５０では、飛び散っ
たスラリー研磨液が内部の壁面等に付着するため、高い
回収効率を達成するのが困難であった。

【０００９】更に、研磨装置の補修、点検作業等を行う
場合に、有害なスラリー研磨液が装置内部に付着してい
ると、作業を安全に行うことができない。本発明は、か
かる事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、基板
のエッジ部を研磨するに当たって、スラリー研磨液が内
部に飛び散らないようにした研磨装置を提供することで
ある。

【００１０】又、本発明の第２の目的は、半導体デバイ
ス製造方法において、半導体ウェハのエッジ部に付着す
る余分な物質を除去して、歩留り向上を図ることができ
る半導体ウェハの研磨方法、半導体の製造方法及び製造
装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の研磨装置は、略円錐状の研磨面を内面に
有する研磨部材を具え、前記研磨部材を前記略円錐状の
研磨面の軸の回りに回転可能に構成した回転部と、基板
を回転させながら保持する保持部と、前記基板のエッジ
部が所定の角度で前記研磨面に当接するように前記保持
部を移動させる移動部とを備えたものである。

【００１２】又、請求項２の研磨装置は、請求項１に記
載の研磨装置において、前記研磨部材が、第１の研磨部
と第２の研磨部とからなり、前記第１の研磨部の研磨面
が前記回転部の軸方向に対して下側に広がる略円錐状で
あり、前記第２の研磨部の研磨面が前記回転部の軸方向
に対して上側に広がる略円錐状であり、前記移動部が、
前記基板のエッジ部が前記第１の研磨部の研磨面と前記
第２の研磨部の研磨面に選択的に当接するように、前記
保持部を移動させるものである。

【００１３】又、請求項３の研磨装置は、請求項１又は
請求項２に記載の研磨装置において、前記研磨部材に研
磨液を供給する研磨液供給部と、前記略円錐状の空間を
下方から覆う研磨液回収部とを設けたものである。又、
請求項４の研磨装置は、請求項１から請求項３の何れか
１項に記載の研磨装置において、前記研磨部材が、その
研磨面で、少なくとも前記基板が当接される箇所での傾
きが前記回転部の回転軸に対して３０度〜７０度（好ま
しくは、６０度）となるように配置されたものである。

【００１４】又、請求項５の半導体デバイスの製造方法
は、半導体ウェハのエッジ部に対する研磨と、デバイス
形成面に対するＣＭＰ研磨とを連続して行うものであ
る。又、請求項６の半導体ウェハの研磨方法は、半導体
ウェハを回転させながら保持する手順と、略円錐状の研
磨面を内面に有し前記略円錐状の研磨面の軸の回りに回
転する研磨部材の前記研磨面に前記半導体ウェハのエッ
ジ部を所定の角度で押し当てる手順とを含むものであ
る。

【００１５】又、請求項７の半導体デバイスの製造方法
は、半導体ウェハのデバイス形成面に対するＣＭＰ研磨
と、請求項６に記載の半導体ウェハの研磨方法によるエ
ッジ部に対する研磨とを連続して行うものである。

【００１６】又、請求項８の半導体デバイスの製造装置
は、半導体ウェハのエッジ部を研磨する第１の研磨ユニ
ットと、半導体ウェハのデバイス形成面を研磨する第２
の研磨ユニットと、前記第２の研磨ユニットによって研
磨された半導体ウェハに対する洗浄処理を行う洗浄室と
が連続して設けられたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態について、図１から図９を用いて
説明する。

【００１８】図１は、本実施の形態の研磨装置１００を
示す断面図である。この図に示すように研磨装置１００
は、ドラム（回転部）１２０、傾斜台１３０、上カバー
１４０、研磨液回収タブ（研磨液回収部）１５０、ドラ
ム回転部１６０、押付用シリンダ１７０等によって構成
されている。このうちドラム１２０は、ベアリング１２
１によって、作業台１０１に固定されたフレーム１０２
に、回転自在に取り付けられている。

【００１９】ドラム１２０の内部には、研磨面１２２Ａ
が下側に広がる略円錐状に形成された研磨部材１２２が
取り付けられている。この研磨部材１２２は、発泡型の
研磨パッド（例えば、ローデル・ニッタ社製ＳＵＢＡ４
００（商品名））からなる。又、ドラム１２０の外周に
は、プーリー１６３が設けられており、このプーリー１
６３とドラム回転用モータ１６１側に取り付けられたプ
ーリー１６２が、駆動ベルト１６４で懸架されている。
この駆動ベルト１６４をドラム回転用モータ１６１によ
って駆動することで、ドラム１２０は、下側に広がる略
円錐状に形成された研磨面１２２Ａの軸（回転軸１２０
Ｒ）を中心に回転できるようになっている。又、ドラム
１２０には、フレーム１０２との間の間隙を覆うように
ラビリンス１２３が取り付けられている。

【００２０】傾斜台１３０は、このドラム１２０の内部
に設けられている。傾斜台１３０は、半導体ウェハ（基
板）１０を回転させながら保持するチャックテーブル
（保持部）１３１、チャックテーブル１３１が取り付け
られたアーム部１３５、テーブル回転用モータ１３２、
アーム部１３５の角度を調整する角度調整部１３３、上
下動調整部１３４を具える。前記角度調整部１３３によ
って、チャックテーブル１３１に吸着保持された半導体
ウェハ１０を研磨面１２２Ａに対して所定の角度（θ
２）に、傾斜させることができる。

【００２１】押付用シリンダ（移動部）１７０は、チャ
ックテーブル１３１に吸着された半導体ウェハ１０が一
定の力で当該研磨面１２２Ａに押し付けられるように、
傾斜台１３０全体を移動させる。このように構成された
研磨装置１００では、ドラム１２０の上部が開放され
（上部開放端１２０Ａ）ここから半導体ウェハ１０に向
けて、ノズル（研磨液供給部）１８２からスラリー研磨
液が供給される（２５０ｍｌ／ｍｉｎ）。このノズル１
８２は、研磨液供給用管１８１に接続され、フレキシブ
ルな構造で任意の方向に向けられる。ここでは研磨され
る半導体ウェハ１０のエッジ部１１に向けられる。この
ドラム１２０の上部開放端１２０Ａは、上カバー１４０
によって覆われている。

【００２２】又、研磨装置１００では、ドラム１２０の
下部が開放されている（下側開放端１２０Ｂ）。この下
側開放端１２０Ｂにはドラムスカート１２６が連設さ
れ、更にその下方に、下側開放端１２０Ｂ（及びドラム
スカート１２６）全体を覆うように、作業台１０１側に
研磨液回収タブ１５０が設けられている。この研磨液回
収タブ１５０は、回転するドラム１２０と接触しないよ
うに一定間隔離れて配置され、その底部に構成するドレ
イン１９１、吸気管１９２が取り付けられている。ここ
で吸気管１９２は、ドラム１２０内部（雰囲気中）で霧
状のスラリー研磨液を減圧ポンプ（図示省略）等で吸引
するために設けられている。ノズル１８２からエッジ部
１１に向けて供給されたスラリー研磨液は、この吸気管
１９２から吸引されるので、スラリー研磨液が、上部開
放端１２０Ａから上方に飛び散ることがなくなる。

【００２３】次に、研磨装置１００を構成するドラム１
２０と、傾斜台１３０と、ドラム回転部１６０との関係
について、図２、図３を用いて説明する。ドラム１２０
内の研磨面１２２Ａは、エッジ部１１と当接する箇所
（図２中、破線の円Ｓで示す部分）で回転軸１２０Ｒに
対して所定の傾斜角度θ１（３０度〜７０度）で傾く
（図３；最適値は約６０度）。

【００２４】研磨時、ドラム１２０は、ドラム回転用モ
ータ１６１の回転によって、例えば、図２中、矢印Ｘで
示す方向に高速回転する（例えば、１０００ｒｐｍ）。
一方、チャックテーブル１３１に吸着された半導体ウェ
ハ１０は、研磨面１２２Ａに対して所定の角度θ２とな
るようにアーム部１３５が傾斜され、この状態でテーブ
ル回転用モータ１３２（図１）によって図２中矢印Ｙで
示す方向に低速回転する（０．５〜２ｒｐｍ）。

【００２５】このように回転された半導体ウェハ１０は
傾斜台１３０ごと押付用シリンダ１７０によって図中矢
印Ｚの方向に移動されて、研磨面１２２Ａに半導体ウェ
ハ１０のエッジ部１１が所定の角度θ２で押し当てら
れ、エッジ研磨が行われる。尚、傾斜台１３０の上下動
機構１３３によって、チャックテーブル１３１は上下動
可能になっており、エッジ部１１と研磨面１２２Ａとの
接触箇所を移動させて研磨部材１２２全体を使った研磨
が可能になっている。

【００２６】又、図３に示すように、研磨面１２２Ａを
回転軸１２０Ｒに対して所定の傾斜角度θ１で傾けるこ
とで、研磨面１２２Ａに付着したスラリー研磨液は、遠
心力Ｆ１、研磨面１２２Ａからの抗力Ｆ２との合力Ｆ３
によって、研磨面１２２Ａに沿って下方に導かれる。こ
の結果、スラリー研磨液を効率よく、研磨液回収タブ１
５０に回収できる。

【００２７】ここで、半導体ウェハ１０のエッジ研磨に
ついて、図４、図５を用いて説明する。この実施の形態
では、研磨装置１００によって、半導体ウェハ１０のエ
ッジ部１１の３つの面（下側ベベル１１Ｂ、中面１１
Ｃ、上側ベベル１１Ａ）の研磨が行われる。

【００２８】ここで、上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１
１Ｂは、その角度（半導体ウェハ１０の面に対する角
度）θａ、θｂが所定の角度（例えば、θａ＝θｂで、
２２度又は３７度）となるようにエッジ研磨が行われ
る。この半導体ウェハ１０のエッジ研磨は、先ず、図５
（ａ）に示すように、半導体ウェハ１０の裏面１０Ｂ側
がチャックテーブル１３１に吸着され（デバイス形成面
１０Ａが上）、チャックテーブル１３１が低速回転され
ながら、高速回転する研磨面１２２Ａに押し当てられ
る。この場合、上側ベベル１１Ａの角度θａが所望の角
度となるように、半導体ウェハ１０の研磨面１２２Ａに
対する角度θ２が決定される。例えば、角度θａが２２
度のときには角度θ２は２２度、角度θａが３７度のと
きには角度θ２は３７度である。

【００２９】この上側ベベル１１Ａの研磨が終了する
と、次いで、中面１１Ｃに対する研磨が行われる。この
研磨は、半導体ウェハ１０と研磨面１２２Ａとの角度θ
２を略９０度にして行われる。この中面１１Ｃの研磨が
終了すると、半導体ウェハ１０が裏返しにされて、チャ
ックテーブル１３１にデバイス形成面１０Ａが吸着さ
れ、下側ベベル１１Ｂに対する研磨が行われる。この場
合、下側ベベル１１Ｂの角度θｂが上記した値となるよ
うに、半導体ウェハ１０の研磨面１２２Ａに対する角度
θ２が決定される。この場合も上記と同様に、角度θｂ
が２２度のときには角度θ２は２２度、角度θｂが３７
度のときには角度θ２は３７度である。

【００３０】次いで、研磨面１２２Ａの回転軸１２０Ｒ
に対する傾斜角度θ１について、図６を用いて説明す
る。上記したように、エッジ研磨時には、上側ベベル１
１Ａの角度θａ、下側ベベル１１Ｂの角度θｂが所定の
角度となるように、半導体ウェハ１０を研磨面１２２Ａ
に対して所定の角度θ２となるように傾けなければなら
ない（θａが２２度のときθ２は２２度、θａが３７度
のときθ２は３７度）。

【００３１】一方で、研磨装置１００のドラム１２０の
内径は、研磨部材１２２の内側に半導体ウェハ１０が十
分収容できるように決定されるが、研磨装置１００全体
の小型化のためには小さい方が好ましい。上記したよう
に、エッジ研磨時には、半導体ウェハ１０が研磨面１２
２Ａに対して所定の角度（例えば、θ２＝２２度）とな
るように傾けなければならない。

【００３２】ここで、図６（ａ）に示すように、研磨面
１２２Ａの回転軸１２０Ｒに対する傾斜角度θ１が小さ
い（傾きが急峻）場合を考えてみる。この研磨面を用い
て所定の角度θ２で上側又は下側ベベルを研磨する場
合、この研磨面１２２Ａに対して半導体ウェハ１０を角
度θ２だけ傾けなければならない。ここで傾斜角度θ１
が小さい程、半導体ウェハ１０の回転軸１２０Ｒに対す
る傾斜角度が小さくなる（傾きが急峻）。

【００３３】このとき略円錐状の研磨面１２２Ａの内側
で、半導体ウェハ１０をある限度を超えて急峻に傾ける
と、半導体ウェハ１０のエッジ部１１が、研磨面１２２
Ａと２点で接触してしまい（図６（ａ）の×印）好まし
くない。以上の点に鑑みて、研磨面１２２Ａの傾斜角度
θ１は、図６（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１０の
直径、略円錐状の研磨面１２２Ａの研磨位置（エッジ部
１１との接触部分）での内径、上側ベベル１１Ａ、下側
ベベル１１Ｂの角度θａ、θｂとに基づいて、当該半導
体ウェハ１０の傾斜が緩やかになるように決定される。
この実施の形態では、研磨面１２２Ａの研磨部分（図２
の円Ｓで示す箇所）での直径が１８インチのドラム１２
０を用いて、１２インチの半導体ウェハ１０の上側ベベ
ル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの角度θａ、θｂを、共に
２２度にエッジ研磨できるように、研磨面１２２Ａの傾
斜角度θ１が６０度に設定されている。尚、傾斜角度θ
１は、研磨可能な半導体ウェハ１０の直径と、研磨装置
１００の小型化、更には、上側ベベル１１Ａ、下側ベベ
ル１１Ｂの角度θａ、θｂを勘案してその値は、３０度
〜７０度程度が好ましい。

【００３４】ドラム１２０の内壁に、略円錐状に研磨部
材１２２を設けるに当たっては、例えば、図７（ａ）に
示す形状の研磨布１２４が、ドラム１２０の内壁に貼り
付けられる（図７（ｂ））。ここで、研磨布１２４の貼
り合わせ面１２４Ａを斜めにしておくことで、ドラム１
２０が、図７（ｂ）中矢印で示す方向に回転したとき
に、風切り効果で、ドラム１２０内で霧状となったスラ
リー研磨液が下方（研磨液回収タブ１５０側）に導かれ
る。

【００３５】尚、研磨面１２２Ａの下側開放端１２０Ｂ
側に、図８に示すように、研磨部材１２５が設けられた
補助プレート１２６を配置してもよい。この補助プレー
ト１２６では、研磨部材１２５の研磨面１２５Ａが回転
軸１２０Ｒに対して上側に広がる略円錐状となってい
る。研磨部材１２５を設けておくことで、チャックテー
ブル１３１を、上下動機構１３３によって、図８の矢印
方向に上下動させるだけで（半導体ウェハ１０を裏返し
にすることなく）、上側ベベル１１Ａと下側ベベル１１
Ｂのエッジ研磨を行うことができる。中面１１Ｃは、半
導体ウェハ１０が研磨面１２２Ａ又は１２５Ａと垂直と
なるように、チャックテーブル１３１が傾けられた状態
で行われる。

【００３６】この場合、補助プレート１２６の外周部１
２６Ｂには、図９（ａ）に示すように、スラリー研磨液
を、その下方にある研磨液回収タブ１５０に誘導するた
めの多数の開口１２６Ｃが設けられる。この開口１２６
Ｃの断面形状は、図９（ｂ）に示すように、斜めになっ
ており、ドラム１２０が図中矢印方向に回転したとき、
開口１２６Ｃの断面形状の風切り効果で、ドラム１２０
内の霧状のスラリー研磨液が、下方（研磨液回収タブ１
５０側）に誘導され、効率よく回収される。

【００３７】尚、研磨部材１２５の研磨面１２５Ａも、
図８に示すように、回転軸１２０Ｒに対して角度θ４で
傾いているため、研磨面１２５Ａに付着したスラリー研
磨液は、遠心力と抗力との合力によって、補助プレート
１２６の外周部１２６Ｂに向けて導かれる。これによっ
て、スラリー研磨液が開口１２６Ｃから効率よく、研磨
液回収タブ１５０側に回収されることになる。

【００３８】以上説明したように第１の実施の形態の研
磨装置１００では、エッジ研磨時に供給されたスラリー
研磨液は、ドラム１２０の外側に飛び散ることなく、研
磨液回収タブ１５０に回収されるので、スラリー研磨液
が、研磨装置１００を汚すことなく、又、半導体ウェハ
１０を汚染することもなく、スラリー研磨液を効率よく
回収して、廃棄・再利用することができる。又、ドラム
１２０の外側にスラリー研磨液が飛散しないので、研磨
装置１００の補修・点検作業が容易になる。

【００３９】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態の研磨装置２００について、図１０を用い
て説明する。この第２の実施の形態では、研磨部材２１
０が、第１の研磨部２２０と、第２の研磨部２３０とに
よって構成されている。

【００４０】ここで第１の研磨部２２０は、研磨面２２
０Ａが回転軸２１０Ｒに対して下側に広がる略円錐状と
なっている。又、第２の研磨部２３０は、研磨面２３０
Ａが回転軸２１０Ｒに対して上側に広がる略円錐状とな
っている。又、ドラム２１０は、第１の実施の形態のド
ラム回転部１６０と同一の機構を有するドラム回転部２
６０によって、高速回転される。

【００４１】この研磨装置２００では、第１の研磨部２
２０によって半導体ウェハ１０のエッジ部１１が研磨さ
れるときには、スラリー研磨液は、図中、矢印Ｘで示す
ようにドラム２１０の下方に配置されたスラリー回収タ
ブ２５０を介して、スラリー回収部２９０に導かれる。
一方、第２の研磨部２３０によって半導体ウェハ１０の
エッジ部１１が研磨されるときには、スラリー研磨液
は、矢印Ｙで示すように、ドラム２２０の上方に配置さ
れた上部回収部２４０を介して、スラリー回収部２９０
に導かれる。

【００４２】このとき、研磨面２２０Ａ、２３０Ａの、
回転軸２１０Ｒに対する傾斜角度θ１１、θ２１は、所
定の値（例えば、６０度）となっているので、研磨面２
２０Ａ、２３０Ａに付着したスラリー研磨液は、遠心力
と研磨面２２０Ａ、２３０Ａからの抗力との合力によっ
て、研磨面２２０Ａでは下方に、研磨面２３０Ａでは上
方に、各々導かれる。この結果、スラリー研磨液を効率
よく、上部回収部２４０、研磨液回収タブ２５０を介し
て、スラリー回収部２９０に回収できる。尚、研磨装置
２００のチャックテーブル等の他の構成は、上記した第
１の実施の形態の研磨装置１００と同一であり、その詳
細な説明は省略する。

【００４３】この第２の実施の形態の研磨装置２００で
も、エッジ研磨時に供給されたスラリー研磨液は、ドラ
ム２１０の外側に飛び散ることなく、スラリー回収部２
９０に回収されるので、スラリー研磨液が、研磨装置２
００を汚すことなく、又、半導体ウェハを汚染すること
もなく、スラリー研磨液を効率よく回収して、廃棄・再
利用することができる。又、ドラム２１０の外側にスラ
リー研磨液が飛び散らないので、研磨装置２００の補修
・点検作業が容易になる。

【００４４】尚、上記した第１、第２の実施の形態で
は、半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する研磨装
置１００、２００について説明したが、本発明は、光学
レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部の研
磨に適用できるのは、勿論である。 （第３の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
について、図１１、図１２を用いて説明する。

【００４５】この第３の実施の形態は、半導体デバイス
の製造工程において、特に半導体ウェハ１０のエッジ部
１１に付着した物質を、洗浄／除去するために、上記し
た第１又は第２の実施の形態の研磨装置１００、２００
を用いたものである。ここで図１１は、半導体ウェハ１
０のデバイス形成面１０Ａに所望の加工処理（例えば、
アルミ層の形成、不純物の打ち込み等）を行った後に、
半導体ウェハ１０に残った不要な物質を除去するための
半導体製造装置５００を示す。この半導体製造装置５０
０では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対するエッ
ジ研磨、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａに対
するＣＭＰ研磨、更には、半導体ウェハ１０の洗浄が連
続して行われる。

【００４６】すなわち、この半導体製造装置５００で
は、半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨するための
エッジ研磨ユニット（第１の研磨ユニット）５１０と、
半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａを研磨するた
めのＣＭＰ研磨ユニット（第２の研磨ユニット）５２０
とが連続して配置されている。これにより半導体ウェハ
１０のエッジ部１１に対するエッジ研磨とデバイス形成
面１０ＡのＣＭＰ研磨とを連続して（他の処理を介在さ
せることなく、かつ、半導体ウェハ１０の搬送距離が最
小となるように）行うことが可能となる。この実施の形
態では、実際の半導体ウェハ１０に対する研磨処理の流
れ（順序）に従って、エッジ研磨ユニット５１０の下流
側にＣＭＰ研磨ユニット５２０が配置されている。

【００４７】又、エッジ研磨ユニット５１０の上流側
と、ＣＭＰ研磨ユニット５２０の下流側には、これに連
通するバッファステーション５３０が設けられている。
このバッファステーション５３０には、後洗浄ユニット
（洗浄室）５４０が設けられている。この洗浄ユニット
５４０は、エッジ部後洗浄室５４０ＡとＣＭＰ後洗浄室
５４０Ｂとによって構成されている。

【００４８】このように構成された半導体製造装置５０
０では、先ず、半導体製造装置５００のフロントエンド
のカセット（図示省略）内に収容された半導体ウェハ１
０が、搬送ロボット（図示省略）によって、バッファス
テーション５３０に仮置きされ、その後、搬送ロボット
（図示省略）によって、エッジ研磨ユニット５１０に取
り入れられる。

【００４９】エッジ研磨ユニット５１０では、取り入れ
られた半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対して、第１
又は第２の実施の形態で説明した研磨装置１００又は研
磨装置２００を用いたエッジ研磨が行われる。エッジ研
磨ユニット５１０でのエッジ研磨が終了すると、半導体
ウェハ１０は搬送ロボット（図示省略）にて、このエッ
ジ研磨ユニット５１０に連続して設けられたＣＭＰ研磨
ユニット５２０に搬送されて、当該デバイス形成面１０
Ａに対するＣＭＰ研磨が行われる。尚、デバイス形成面
１０Ａに対するＣＭＰ研磨は、周知のＣＭＰ研磨装置に
よって行われるため、その詳細な説明は省略する。

【００５０】ＣＭＰ研磨ユニット５２０でのデバイス形
成面１０Ａの研磨が終了すると、半導体ウェハ１０は、
搬送ロボット（図示省略）によって、後洗浄ユニット５
４０のエッジ部後洗浄室５４０Ａに搬送される。このエ
ッジ部後洗浄室５４０Ａでは、エッジ部１１に付着した
スラリーや不要な物質（金属等）を除去するための後洗
浄が行われる。この後洗浄として、スクラブ洗浄、メガ
ソニック洗浄、超音波洗浄等の処理が行われる。

【００５１】次いで、半導体ウェハ１０はＣＭＰ後洗浄
室５４０Ｂに搬送されてデバイス形成面１０Ａに対する
後洗浄処理（スクラブ洗浄、メガソニック洗浄等）が行
われ、更に乾燥処理（スピン乾燥等）が行われる。洗浄
が行われた半導体ウェハ１０は、搬送ロボット（図示省
略）によって、再びフロントエンドに搬送されて、カセ
ット（図示省略）に収容される。

【００５２】このように、半導体デバイス製造工程にお
いて、半導体製造装置５００を用いた半導体ウェハ１０
のエッジ部１１の研磨、デバイス形成面１０Ａの研磨、
更には、後洗浄を行うことによって、高密度化が図られ
た半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハ１０
に付着した不要な物質を十分除去することができる。特
に、エッジ部１１を研磨（エッジ研磨）することで、こ
の部分に付着、残存された物質が、その後の製造工程で
のデバイス形成に影響を与えることがなくなる。

【００５３】又、エッジ研磨ユニットとＣＭＰ研磨ユニ
ットが一体化されていることで、ＣＭＰ研磨に使用した
スラリー研磨液の廃液を、エッジ研磨に利用することが
でき、スラリー研磨液の有効活用が可能になる。次に、
この半導体製造装置５００によるデバイス形成面１０Ａ
の研磨、エッジ部１１の研磨が適宜行われる半導体デバ
イスの製造手順について、図１２の半導体デバイス製造
プロセスを示すフローチャートに従って説明する。

【００５４】半導体デバイスを製造するに当たっては、
先ず、ステップＳ２００で、酸化工程（ステップＳ２０
１）、ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）、電極膜形成工
程（ステップＳ２０３）、イオン打ち込み工程（ステッ
プＳ２０４）から、次に行うべき処理工程が選択され
る。そして、この選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ
２０４の何れかが実行される。

【００５５】ステップＳ２０１では半導体ウェハ１０の
デバイス形成面１０Ａが酸化されて酸化膜が形成され、
ステップＳ２０２ではＣＶＤ法等によってデバイス形成
面１０Ａに絶縁膜等が形成され、ステップＳ２０３では
デバイス形成面１０Ａに金属が蒸着されて電極膜等が形
成され、ステップＳ２０４ではデバイス形成面１０Ａに
不純物がイオン打ち込みされる。

【００５６】ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）又は電極
膜形成工程（ステップＳ２０３）が終了すると、その
後、ステップＳ２０５に進み研磨工程（エッジ研磨／Ｃ
ＭＰ研磨）を行うか否かの判別が行われる。研磨工程を
行うとの判断がなされると、ステップＳ２０６に進ん
で、酸化膜、他の絶縁膜等の平坦化対象の、又は半導体
デバイス表面のダマシンプロセス（Damascene Proces
s）による配線層の形成（表面の金属膜の研磨）対象の
デバイス形成面１０Ａに対して、上記した半導体製造装
置５００によるエッジ研磨、ＣＭＰ研磨が連続して行わ
れ、その後、ステップＳ２０７に進む。

【００５７】一方、研磨工程を行わないとの判断がなさ
れると、ステップＳ２０６をスキップして、ステップＳ
２０７に進む。ステップＳ２０７では、フォトリソグラ
フィ工程が行われる。このフォトリソグラフィ工程で
は、半導体ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用い
た固定パターンの焼き付け、露光されたレジストの現像
が行われる。

【００５８】次のステップＳ２０８では、半導体ウェハ
の金属膜等が、現像されたレジストを用いて該レジスト
以外の部分でエッチングにより削除され、その後、レジ
スト膜の剥離が行われる。ステップＳ２０８の処理が終
了すると、ステップＳ２０９で半導体ウェハに対する所
望の処理が全て終了したか否かが判別される。

【００５９】このステップＳ２０９の判別結果が“Ｎ
ｏ”であるうちは、ステップＳ２００に戻って上記した
一連の処理が繰り返えされる（半導体ウェハ上への回路
パターンの形成）。ステップＳ２０９の判別結果が“Ｙ
ｅｓ”に転じると、そのまま本プログラムを終了する。

【００６０】

【発明の効果】以上説明した請求項１の研磨装置によれ
ば、基板のエッジ部が、略円錐状の研磨面を内面に有す
る研磨部材に当接されながら研磨されるので、研磨時
に、研磨液を供給しても、これが外側に飛び散ることが
なくなる。

【００６１】又、請求項２の研磨装置によれば、研磨部
材が、軸方向に対して下側に広がる略円錐状の研磨面を
有する第１の研磨部と、軸方向に対して上側に広がる略
円錐状の研磨面を有する第２の研磨部によって構成され
ているので、基板のエッジ部の上側ベベルと下側ベベル
とを、基板を裏返すことなく研磨できる。又、請求項３
の研磨装置によれば、研磨液供給部から研磨部材に供給
された研磨液を、効率よく研磨液回収部に回収すること
ができる。

【００６２】又、請求項４の研磨装置によれば、研磨部
材の研磨面が、少なくとも前記基板が当接される箇所
で、回転軸に対して３０度〜７０度で傾くので、研磨さ
れる基板の直径に対して、上側ベベル、下側ベベルの角
度を所望の値にしつつ、装置の小型化が図られる。

【００６３】又、請求項５から請求項７の半導体デバイ
スの製造方法によれば、デバイス製造工程で、半導体ウ
ェハのエッジ部に対する研磨と、デバイス形成面に対す
るＣＭＰ研磨とが効率よく行われるので、高密度化が図
られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハ
に付着した不要な物質を十分除去することができる。特
に、エッジ部に付着、残存された物質が、その後の製造
工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。

【００６４】又、請求項８の半導体デバイスの製造装置
によれば、第１の研磨ユニットでの半導体ウェハのエッ
ジ部の研磨と、第２の研磨ユニットでの半導体ウェハの
デバイス形成面の研磨と、洗浄室での半導体ウェハに対
する洗浄処理を連続して行うことができるので、半導体
デバイスの製造期間の短縮化により、スループットの向
上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の研磨装置１００の
構造を示す断面図である。

【図２】研磨装置１００で半導体ウェハ１０のエッジ部
１１を研磨する様子を示す斜視図である。

【図３】研磨面１２２Ａに付着したスラリー研磨液に作
用する力を説明するための図である。

【図４】半導体ウェハ１０のエッジ部１１の形状を示す
図である。

【図５】エッジ研磨時の研磨部材１２２と半導体ウェハ
１０との角度θ２を説明するための図である。

【図６】研磨面１２２Ａの傾斜角度θ１と半導体ウェハ
１０の角度θ２との関係を説明するための図である。

【図７】研磨部材１２２を構成する研磨布１２４のドラ
ム１２０内壁への貼付方法を示す図である。

【図８】ドラム１２０に研磨部材１２５を設けた例を示
す図である。

【図９】補助プレート１２６に設けられた開口１２６Ｃ
の形状を示す図である。

【図１０】第２の実施の形態の研磨装置２００を示す図
である。

【図１１】第３の実施の形態の半導体製造装置５００を
示す図である。

【図１２】半導体製造装置５００が用いられた半導体デ
バイスの製造工程を示す図である。

【図１３】従来の研磨装置５０を示す図である。

【符号の説明】

１０ 半導体ウェハ（基板） １０Ａ デバイス形成面 １１ エッジ部 １１Ａ 上側ベベル １１Ｂ 下側ベベル １１Ｃ 中面 １００，２００ 研磨装置 １２０ ドラム（回転部） １２０Ｒ 回転軸 １２２，１２５ 研磨部材 １２２Ａ，１２５Ａ 研磨面 １３１ チャックテーブル １５０ 研磨液回収タブ（研磨液回収部） １７０ 押付用シリンダ（移動部） １８２ ノズル（研磨液供給部） ２１０ 研磨部材 ２２０ 第１の研磨部 ２３０ 第２の研磨部 ５００ 半導体製造装置 ５１０ エッジ研磨ユニット（第１の研磨ユニット） ５２０ ＣＭＰ研磨ユニット（第２の研磨ユニット） ５４０ 後洗浄ユニット（洗浄室）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円錐状の研磨面を内面に有する研磨部
   材を具え、前記研磨部材を前記略円錐状の研磨面の軸の
   回りに回転可能に構成した回転部と、 基板を回転させながら保持する保持部と、 前記基板のエッジ部が所定の角度で前記研磨面に当接す
   るように、前記保持部を移動させる移動部とを備えてい
   ることを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の研磨装置において、 前記研磨部材は、第１の研磨部と第２の研磨部とからな
   り、 前記第１の研磨部の研磨面が、前記回転部の軸方向に対
   して下側に広がる略円錐状であり、 前記第２の研磨部の研磨面が、前記回転部の軸方向に対
   して上側に広がる略円錐状であり、 前記移動部は、前記基板のエッジ部が前記第１の研磨部
   の研磨面と前記第２の研磨部の研磨面に選択的に当接す
   るように、前記保持部を移動させることを特徴とする研
   磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の研磨装置
   において、 前記研磨部材に研磨液を供給する研磨液供給部と、 前記略円錐状の空間を下方から覆う研磨液回収部とが設
   けられていることを特徴とする研磨装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３の何れか１項に記
   載の研磨装置において、 前記研磨部材はその研磨面が、少なくとも前記基板が当
   接される箇所で、前記回転部の回転軸に対して３０度〜
   ７０度で傾くように配置されていることを特徴とする研
   磨装置。
5. 【請求項５】 半導体ウェハのエッジ部に対する研磨
   と、デバイス形成面に対するＣＭＰ研磨とが連続して行
   われることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
6. 【請求項６】 半導体ウェハを回転させながら保持する
   手順と、 略円錐状の研磨面を内面に有し、前記略円錐状の研磨面
   の軸の回りに回転する研磨部材の前記研磨面に、前記半
   導体ウェハのエッジ部を所定の角度で押し当てる手順と
   を含むことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の半導体ウェハの研磨方
   法によるエッジ部に対する研磨と、半導体ウェハのデバ
   イス形成面に対するＣＭＰ研磨とが連続して行われるこ
   とを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
8. 【請求項８】 半導体ウェハのエッジ部を研磨する第１
   の研磨ユニットと、半導体ウェハのデバイス形成面を研
   磨する第２の研磨ユニットと、 前記第２の研磨ユニットによって研磨された半導体ウェ
   ハに対する洗浄処理を行う洗浄室とが連続して設けられ
   ていることを特徴とする半導体デバイスの製造装置。